Controladores de Religadores: Chave para a Confiabilidade da Rede Inteligente

Raios, galhos caídos e até balões de Mylar são suficientes para interromper o fluxo de corrente nas linhas de energia. É por isso que as empresas de utilidades públicas prevenem interrupções equipando seus sistemas de distribuição aéreos com controladores de religadores confiáveis.

Em qualquer ambiente de rede inteligente, os controladores de religadores desempenham um papel crucial na detecção e interrupção de falhas transitórias. Embora muitos curtos-circuitos em linhas aéreas possam se resolver sozinhos, os religadores ajudam a melhorar a continuidade do serviço, restaurando automaticamente a energia após uma falha momentânea.

Os controladores de religadores detectam a tensão e a corrente da transmissão AC nas linhas de energia. Quando ocorre uma sobrecarga ou falha, os relés de potência abrem para conter a falha e impedir que ela se propague por toda a rede — um fenômeno conhecido como falha em cascata. Quando a falha é causada por um evento transitório, como raios, galhos de árvores ou balões (como mencionado anteriormente), qualquer um desses pode causar temporariamente o cruzamento das linhas. O controlador de religador continua monitorando a linha de energia e, se o desempenho AC estabilizar, tentará fechar ou "religar" o relé. Após o fechamento, se for detectada alta tensão, alta corrente ou outra condição de falha, o relé abrirá novamente. Os religadores geralmente tentam religar o relé de três a cinco vezes. A ideia é permitir que a rede se autocure.

Por que os controladores de religadores são tão importantes?

Os controladores de religadores têm várias características-chave:

• Sensação da linha de energia, incluindo três tensões, três correntes, uma ou duas terras, e geralmente redundância. Alta precisão é essencial, especialmente para medições harmônicas.

• Isolamento é obrigatório. O isolamento é tipicamente implementado tanto a montante quanto a jusante na cadeia de sinal para garantir o funcionamento confiável do sistema e proteger os componentes eletrônicos. O isolamento também é necessário antes dos links de comunicação, e várias opções de isolamento são frequentemente necessárias.

• Várias fontes de alimentação com entradas AC e DC. Não surpreendentemente, o sistema inclui uma bateria, pois deve permanecer operacional e continuar sentindo a linha AC mesmo durante uma interrupção de energia.

• A comunicação também é crítica para os controladores de religadores, pois esses sistemas devem se comunicar com a rede maior para relatar eventos. A maioria das redes inteligentes usa redes de comunicação sem fio ou por linha de energia. Unidades como controladores de religadores geralmente ainda mantêm comunicação serial tradicional, como RS-485, que é convertida via gateway ou outro hardware no protocolo sem fio escolhido.

Blocos analógicos para controladores de religadores

O projeto de um controlador de religador requer vários blocos analógicos críticos. O diagrama de blocos mostrado na Figura 1 fornece apenas um exemplo de design de controlador de religador. Como você pode ver, existem múltiplas fontes de alimentação do sistema, interfaces de comunicação, monitoramento de tensão e circuitos supervisórios. Como selecionar os componentes certos? Alta precisão, ampla faixa de proteção de tensão de entrada, baixo consumo de energia e pequeno tamanho são algumas características importantes a avaliar para atender aos requisitos do seu design. Os circuitos de proteção contra sobrecarga/reversão de tensão MAX16126/MAX16127 são um exemplo de dispositivos que fornecem essas características. 

Com um gerador de carga integrado, esses CI controlam dois MOSFET N-channel externos em série, que desligam e isolam a fonte de alimentação a jusante sob condições de entrada destrutivas. Eles incluem uma saída de sinal que indica durante condições de falha. Para proteção contra reversão de tensão, os MOSFETs externos em série minimizam a queda de tensão e perda de energia durante a operação normal, superando diodos de bateria reversa tradicionais. Outro supervisor de microprocessador confiável e de baixo consumo é a família MAX6365, que apresenta funcionalidade de acionamento de bateria de backup e habilitação de chip. 

O circuito supervisor MAX6365, acomodado em um pacote SOT23 de 8 pinos, simplifica as funções de supervisão de energia, controle de bateria de backup e proteção de escrita de memória em sistemas de microprocessador. Para aplicações sempre ativas, como controladores de religadores, o regulador linear de baixa corrente quiescente MAX6766 atende ao requisito. O MAX6766 opera de 4V a 72V, fornece até 100mA de corrente de carga e consome apenas 31µA de corrente quiescente.

As redes inteligentes trazem maior eficiência e confiabilidade à entrega de energia, além de aumentar a resiliência da infraestrutura de energia. Portanto, quando você projetar seu próximo controlador de religador, lembre-se das tecnologias subjacentes dentro dele — todas desempenham um papel em manter as luzes acesas.